Une étude récente fournit de nouvelles informations sur l’évolution des trompes adroites chez les éléphants ancestraux. Il met en évidence la co-évolution des mandibules et des trompes allongées en réponse aux changements environnementaux, conduisant aux capacités alimentaires uniques des éléphants modernes.
Une analyse de recherche sur le développement des gomphothères à long nez, prédécesseurs des éléphants d’aujourd’hui, indique que la transition vers le pâturage en zone ouverte a contribué à l’évolution de leurs trompes sinueuses et adroites.
Dans une étude publiée dans la revue eLifeles scientifiques ont fourni de nouvelles informations sur la façon dont les éléphants ancestraux ont développé leurs trompes adroites.
La recherche intègre diverses analyses pour explorer les habitudes alimentaires des éléphantiformes longirostrine éteints, des mammifères ressemblant à des éléphants, remarquables pour leurs mâchoires inférieures et leurs défenses allongées. Selon les éditeurs, cette étude est cruciale pour comprendre le développement de la longue mâchoire inférieure et du tronc de ces créatures au cours du Miocène, il y a environ 11 à 20 millions d’années. L’étude présente des arguments convaincants en faveur de la variété de ces caractéristiques chez les gomphotheres longirostrine et de leurs probables adaptations évolutives aux changements climatiques mondiaux.
Les résultats pourraient également expliquer pourquoi les éléphants d’aujourd’hui sont les seuls animaux capables de se nourrir avec leur trompe.
Gomphotheres Longirostrine et leur évolution
Les gomphotheres longirostrine font partie de la famille des proboscidiens – un groupe de mammifères comprenant les éléphants et connus pour leurs trompes allongées et polyvalentes. Les gomphotheres Longirostrine sont remarquables car ils ont subi une phase évolutive prolongée caractérisée par une mâchoire inférieure exceptionnellement allongée, ou mandibule, que l’on ne trouve pas chez les proboscidiens ultérieurs. On pense que leur mandibule allongée et leur tronc ont peut-être co-évolué dans ce groupe, mais ce changement parmi les proboscidiens précoces et tardifs reste incomplètement compris.
« Du début au Miocène moyen, les gomphothères ont prospéré dans le nord de la Chine », explique l’auteur principal, le Dr Chunxiao Li, chercheur postdoctoral à l’Université de l’Académie chinoise des sciences de Pékin, en Chine. « À travers espèces, il y avait une grande diversité dans la structure de la longue mandibule. Nous avons cherché à expliquer pourquoi les proboscidiens ont développé la longue mandibule et pourquoi elle a ensuite régressé. Nous voulions également explorer le rôle du tronc dans les comportements alimentaires de ces animaux et le contexte environnemental pour la co-évolution de leurs mandibules et de leur tronc.
Méthodologie et résultats
Li et ses collègues ont utilisé des enquêtes fonctionnelles et écomorphologiques comparatives, ainsi qu’une analyse des préférences alimentaires, pour reconstruire le comportement alimentaire de trois grandes familles de gomphotheres longirostrine : Amebelodontidés, Choérolophodontidés, et Gomphotheriidae.
Pour construire les comportements alimentaires et déterminer la relation entre la mandibule et le tronc, l’équipe a examiné les crânes et les mâchoires inférieures des trois groupes, provenant de trois musées différents. La structure de la mandibule et des défenses différait entre les trois groupes, indiquant des différences dans les comportements alimentaires. Les mandibules de Amebelodontidés ressemblaient généralement à une pelle et les défenses étaient plates et larges. Gomphotheriidae avait matraqué les défenses inférieures et une mandibule plus étroite, tandis que Choérolophodontidés complètement dépourvus de défenses mandibulaires et leur mâchoire inférieure était longue et en forme de creux.
Ensuite, l’équipe a effectué une analyse des isotopes de l’émail des animaux pour déterminer la répartition et les niches écologiques des trois familles. Les résultats ont indiqué que Choérolphontidés vivait dans un environnement relativement fermé, alors que Platybélodonmembre du Amebelodontidés famille, vivait dans un habitat plus ouvert, comme les prairies. Gomphotheriidae semblait occuper une niche quelque part entre ces habitats fermés et ouverts.
Une analyse par éléments finis a aidé l’équipe à déterminer les avantages et les inconvénients de la structure de la mandibule et des défenses entre chaque groupe. Leurs données indiquaient que le Choérolophodontidés la mandibule était spécialisée pour couper des plantes à croissance horizontale ou inclinée, ce qui peut expliquer l’absence de défenses mandibulaires. Le Gomphotheriidae la mandibule s’est avérée également adaptée aux plantes coupées poussant dans toutes les directions. Platybélodon possédaient des structures spécialisées pour couper des plantes à croissance verticale, telles que des herbes à tiges molles, qui auraient été plus courantes dans les environnements ouverts.
Évolution du tronc et adaptations environnementales
Les trois familles présentaient également des différences dans les stades d’évolution du tronc, qui pouvaient être déduites de la structure narial – la région entourant les narines. La région narial en Choérolophodontidés suggèrent qu’ils avaient un tronc relativement primitif et maladroit. Dans Gomphotheriidae, la région du narial ressemblait le plus à celle des éléphants d’aujourd’hui, ce qui suggère qu’ils avaient une trompe relativement flexible. Les malles de Platybélodons pourrait être le premier exemple de tronc proboscidien doté de la capacité de s’enrouler et de saisir. Le niveau évolutif du tronc semble être lié à la capacité de la mandibule à couper horizontalement, suggérant fortement une co-évolution entre le tronc et la mandibule chez les gomphotheres longirostrine.
Pendant la transition climatique du Miocène moyen, qui a provoqué un assèchement régional et l’expansion d’écosystèmes plus ouverts, Choérolophodontidés connu une soudaine extinction régionale et Gomphotheriidae les chiffres ont également diminué dans le nord de la Chine. L’étude suggère que le développement du tronc d’enroulement et de préhension chez Platybélodon ont permis à ce groupe de survivre en plus grand nombre dans leurs environnements ouverts. Cela peut également expliquer pourquoi d’autres animaux dotés d’une trompe, tels que les tapirs, n’ont jamais développé de trompes aussi adroites que les éléphants, car ils ne se sont jamais déplacés vers des terres ouvertes.
Approche interdisciplinaire et limites
« Notre équipe interdisciplinaire se consacre à l’introduction de plusieurs méthodes de recherche quantitative pour explorer la paléontologie », explique le co-auteur Ji Zhang, professeur agrégé d’ingénierie structurelle à l’Université des sciences et technologies de Huazhong, à Wuhan, en Chine. « La mécanique informatique et les statistiques modernes ont insufflé une nouvelle vitalité à la recherche traditionnelle sur les fossiles. »
La principale limite de ce travail est le manque de discussion comparant les résultats de l’équipe avec le développement du gigantisme et des membres longs chez les proboscidiens de la même période, selon les éditeurs d’eLife. Les auteurs ajoutent qu’une telle analyse pourrait améliorer notre compréhension de la manière dont les changements de comportements alimentaires sont liés à des différences plus larges dans la forme et la taille du corps des animaux au cours de cette période.
« Nos résultats démontrent que de multiples éco-adaptations ont contribué à la diversité de la structure mandibulaire trouvée chez les proboscidiens », conclut l’auteur principal, le Dr Shi-Qi Wang, professeur au Laboratoire clé de l’évolution des vertébrés et des origines humaines de l’Académie chinoise des sciences. « Au départ, la mandibule allongée servait de principal organe d’alimentation chez les proboscidiens et était une condition préalable au développement d’un tronc extrêmement long. Le pâturage en pleine terre a favorisé le développement des fonctions d’enroulement et de préhension du tronc, qui est alors devenu le principal outil d’alimentation, entraînant la perte progressive de la longue mandibule. En particulier, Platybélodons a peut-être été le premier proboscidien à développer ce comportement de pâturage.
